إنه لغز سيطر على البشرية لمئات السنين – كيف بالضبط أصبح قمرنا؟
منذ سبعينيات القرن الماضي، اشتبه علماء الفلك في أن قمرنا الطبيعي قد تم إنشاؤه عندما ضرب كوكب أولي عملاق يُدعى ثيا الأرض في وقت مبكر (جايا).
ومع ذلك، فإن طبيعة هذا الاصطدام وما حدث بعد ذلك مباشرة كانت موضع نقاش، حيث اقترح بعض العلماء أنه خلق سحابة ضخمة من الحطام التي اندمجت في القمر مع مرور الوقت.
والآن، تم الكشف عن أدلة جديدة تدعم نظرية التأثير قبل 4.5 مليار سنة، بالإضافة إلى الكشف عن حقيقة مفاجئة إلى حد ما حول كوكبنا.
تقول دراسة جديدة إن الاصطدام لم يخلق القمر فحسب، بل أدى أيضًا إلى دفن آثار ثيا في أعماق عباءة الأرض، والتي ساعدت في النهاية في تكوين هاواي وأيسلندا.
الاكتشاف: وجد العلماء دليلاً جديدًا على أن القمر قد نشأ أثناء اصطدام عملاق بين الأرض وكوكب أولي بحجم المريخ يسمى ثيا قبل 4.5 مليار سنة. هذا أيضًا دفن آثار ثيا في أعماق عباءة الأرض (كما هو موضح بعد الاصطدام).
النظرية: يعتقد الخبراء أن المادة الكثيفة غاصت إلى المنطقة السفلية من وشاح الأرض، حيث تجمعت معًا لتشكل نقاطًا ثقيلة فوق قلب كوكبنا والتي لا تزال موجودة حتى اليوم (كما هو موضح في وسط صورة الأرض).
وقال باحثون بقيادة معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا إن هذه الآثار من كوكب أولي بحجم المريخ كان عرضها آلاف الأميال.
ويعتقدون أن المادة الكثيفة غاصت إلى المنطقة السفلية من عباءة الأرض، حيث تجمعت معًا لتشكل نقاطًا ثقيلة فوق قلب كوكبنا والتي لا تزال موجودة حتى اليوم.
وتوصل العلماء إلى استنتاجهم بمساعدة عمليات المحاكاة الحاسوبية التي تهدف إلى تفسير سبب وجود شذوذ هائل في أعماق باطن الأرض.
هناك منطقتان في قاعدة وشاح كوكبنا غير عادية ومختلفة عن بقية الطبقة.
تقع إحداهما، المعروفة باسم المقاطعات الكبيرة منخفضة السرعة (LLVPs)، أسفل الصفيحة التكتونية الأفريقية والأخرى تحت الصفيحة التكتونية للمحيط الهادئ.
وقد تأكد وجودها عندما وجد الجيولوجيون أن الموجات الزلزالية تباطأت بشكل كبير على عمق 1800 ميل (2900 كيلومتر) في المنطقتين، والتي تختلف عن أجزاء أخرى من الأرض.
ويعتقد العلماء أن المادة الموجودة في هذه الـLLVPs أكثر كثافة بنسبة تتراوح بين 2 و3.5% من الوشاح المحيط بها.
تعتبر هذه المناطق مهمة لأنها لعبت دورًا رئيسيًا في كيفية تطور الوشاح، والذي بدوره سيؤثر على تكوين القارات العظمى والصفائح التكتونية للأرض.
ومع ذلك، فإن كيفية ظهورهم لا تزال لغزا إلى حد كبير.
وإدراكًا لنظرية تكوين القمر، توصل المؤلف الرئيسي تشيان يوان وزملاؤه إلى فكرة أن LLVPs يمكن أن تطورت من كمية صغيرة من مادة ثيان التي دخلت الوشاح السفلي لغايا.
ولدعم ذلك، طلبوا من البروفيسور هونغ بينغ دينغ، من مرصد شنغهاي الفلكي، استكشاف هذه الفكرة بمساعدة أساليبه الرائدة في ديناميكيات الموائع الحسابية.
وبعد إجراء سلسلة من عمليات المحاكاة، اكتشف البروفيسور دينغ أنه بعد تأثير تشكيل القمر، دخلت كمية كبيرة من مادة عباءة ثيان – حوالي 2% من كتلة الأرض – إلى الوشاح السفلي لغايا.
وبعد إجراء سلسلة من عمليات المحاكاة، اكتشف البروفيسور دينغ أنه بعد تأثير تشكيل القمر، دخلت كمية كبيرة من مادة عباءة ثيان – حوالي 2% من كتلة الأرض – إلى الوشاح السفلي لغايا. يظهر هذا باللون البرتقالي في صورة الفنان أعلاه
وأضاف أن الاصطدام يبدو أنه كان “نقطة البداية للتطور الجيولوجي للأرض على مدار 4.5 مليار سنة”.
حسب الباحثون أيضًا أن هذه المادة الشبيهة بالصخور القمرية من المحتمل أن تكون غنية بالحديد، مما يجعلها أكثر كثافة من مادة جايان المحيطة بها.
وقالوا إن هذا هو ما تسبب في غرقها في قاع الوشاح وتشكيل منطقتي LLVP في النهاية اللتين ظلتا مستقرتين على الرغم من 4.5 مليار سنة من التطور الجيولوجي.
ويشير أيضًا إلى أن باطن الأرض ليس نظامًا موحدًا “مملًا”، ولكنه في الواقع مزيج من المواد التي يمكن إحضارها إلى السطح لتكوين كتل أرضية مثل هاواي وأيسلندا.
وقال الدكتور يوان: “من خلال التحليل الدقيق لمجموعة واسعة من عينات الصخور، إلى جانب نماذج التأثير العملاق الأكثر دقة ونماذج تطور الأرض، يمكننا استنتاج التركيب المادي والديناميكيات المدارية للأرض البدائية، وغايا، وثيا”.
“وهذا يسمح لنا بتقييد التاريخ الكامل لتشكيل النظام الشمسي الداخلي.”
ليس هذا فحسب، بل نظرًا لأن التأثيرات العملاقة شائعة في نهاية تكوين الكوكب، يقول العلماء إن اختلافات مماثلة في الوشاح قد توجد أيضًا في الأجزاء الداخلية من الأجسام الكوكبية الأخرى في نظامنا الشمسي وخارجه.
وقد نشرت الدراسة الجديدة في مجلة الطبيعة.